橋梁結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計探討

邊 亮

邊 亮

湛江市規(guī)劃勘測設(shè)計院

【摘 要】近幾年我國道路橋梁事業(yè)得到了迅速的發(fā)展，許多技術(shù)復雜、結(jié)構(gòu)新穎的大橋也不斷出現(xiàn)，這些較高難度的橋梁標志著我國橋梁建設(shè)的水平已進入全新的局面。本文根據(jù)筆者多年的工作實踐，對橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的相關(guān)案例分析其設(shè)計方法。

【關(guān)鍵詞】橋梁；結(jié)構(gòu)設(shè)計；案例分析

前言

現(xiàn)代橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計是一個系統(tǒng)且復雜的工作，為保證橋梁工程質(zhì)量以及功能的充分發(fā)揮，進行橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計時除了重視結(jié)構(gòu)耐久性、抗疲勞、抗震方面的考慮，同時還應(yīng)注重降低其給環(huán)境造成的不良影響。目前我國橋梁事業(yè)在現(xiàn)階段還存在三個問題：①橋梁結(jié)構(gòu)不完善，②橋梁設(shè)計理念不完整，橋梁結(jié)構(gòu)的構(gòu)造體系不全面，③橋梁的耐久性不強，橋梁的耐久性關(guān)系到整個橋梁的質(zhì)量問題，因此橋梁設(shè)計者應(yīng)該加強橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計和優(yōu)化工作，橋梁優(yōu)化的主要措施有加強橋梁結(jié)構(gòu)的完整性和耐久性設(shè)計，對橋梁的橋長加以優(yōu)化，對橋梁疲勞損傷導致的表面裂縫進行加固處理等，對橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計不斷完善也能夠使其整體外觀更加完美，對促進交通運輸業(yè)的發(fā)展起到重大的作用。

1、橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題與優(yōu)化措施

1.1結(jié)構(gòu)設(shè)計存在的問題

1.1.1橋梁結(jié)構(gòu)體系不夠完整

橋梁建設(shè)具有一定的復雜性，它是由多個不同的體系構(gòu)成的，但是在設(shè)計的過程中由于設(shè)計人員對橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計知識欠缺，設(shè)計師在設(shè)計過程中缺少動態(tài)思維，在面對不同環(huán)境和設(shè)計對象時候不能及時進行思維調(diào)整，也不能做出相應(yīng)的應(yīng)對措施，沒有對橋梁結(jié)構(gòu)的完整性和橋梁安全性加以重視，在施工中未嚴格按照國家的相關(guān)規(guī)范施工，導致施工質(zhì)量出現(xiàn)問題，從而縮短了橋梁的使用壽命。除此之外，設(shè)計師在設(shè)計過程中缺乏整體的設(shè)計規(guī)劃，重點偏向設(shè)計完成后橋梁結(jié)構(gòu)的服務(wù)能力而忽略了橋梁性能的變化。

1.1.2橋梁結(jié)構(gòu)缺乏耐久性能

由于橋梁結(jié)構(gòu)的組成材料是一些具有足夠強度和耐久性的構(gòu)件，橋梁的施工和選材出現(xiàn)問題一定程度上制約著耐久性的強度，所以在結(jié)構(gòu)設(shè)計時還應(yīng)該對結(jié)構(gòu)的安全性和耐久性加以考慮。但是在我國橋梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計中沒有形成統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)構(gòu)造體系和比較完整的設(shè)計理念，忽略了外界環(huán)境對橋梁的影響，從不同程度上破壞了結(jié)構(gòu)設(shè)計的整體性和耐久性，在設(shè)計中對橋梁的強度要求過低，車輛載重量使得結(jié)構(gòu)局部受力程度加大，組合構(gòu)件橫截面較大或是過薄，間接性的影響著橋梁結(jié)構(gòu)的安全性，導致橋梁坍塌事故時有發(fā)生，從而阻礙了經(jīng)濟的發(fā)展，降低了橋梁的經(jīng)濟效益。

1.1.3橋梁結(jié)構(gòu)疲勞損傷過于嚴重

施工過程中所采用的材料存在許多微小的缺陷，不均勻或是攤鋪不連續(xù)，就會使得道路存在較多缺陷，在車輛的反復碾壓下，橋梁結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會產(chǎn)生循環(huán)變化的應(yīng)力，一些較為微小的缺陷就會演化為橋梁損傷，導橋梁表面出現(xiàn)大面積的裂縫，不及時對其進行控制就會引起橋梁結(jié)構(gòu)的損壞。

1.2結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化措施

1.2.1強化結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計

首先橋梁設(shè)計人員應(yīng)該對橋梁設(shè)計知識加強學習，提高自身的專業(yè)技能和職業(yè)素養(yǎng)，除此之外，設(shè)計人員應(yīng)該從多角度思考橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的構(gòu)件、材料等使用情況，對影響橋梁結(jié)構(gòu)的各種因素全面進行考慮，其中應(yīng)該考慮的因素包括自然環(huán)境的影響、有害化學物質(zhì)對橋梁的侵蝕、材料的性能、車輛的承載力以及自然災害等，使用新技術(shù)和新材料對橋梁結(jié)構(gòu)進行設(shè)計使其滿足各種結(jié)構(gòu)設(shè)計的新要求，更好地解決橋梁結(jié)構(gòu)面臨的發(fā)展技術(shù)問題，從而加強橋梁結(jié)構(gòu)的耐久性，避免在使用的過程中出現(xiàn)橋梁倒塌或是損害的現(xiàn)象。

1.2.2減少橋梁損傷的措施

應(yīng)對橋梁結(jié)構(gòu)的疲勞損傷狀況，首先該對車輛的載重有效進行控制，避免其對材料的影響，為避免橋梁損傷出現(xiàn)裂紋，應(yīng)該加強混泥土裂縫的控制，從而增強橋梁拉應(yīng)力，也能夠讓混凝土的橫截面加固。在進行混凝土裂縫寬度的設(shè)計時，采用局部預應(yīng)力的方法將寬度調(diào)整適中，從而使其能夠達到橋梁建設(shè)施工的要求。除此之外，鋼筋位置一定程度上也影響著混凝土的寬度，所以應(yīng)該對鋼筋位置進行調(diào)整，確保橋梁的拉力增強，使其承受能力加大。

1.2.3優(yōu)化橋梁長度設(shè)計

橋梁設(shè)計中橋位選址一般會出現(xiàn)兩種情況，第一種是橋梁選址的面積相對較小時，要相應(yīng)減少橋梁的長度，第二種是橋址面積相對較大時候，對橋梁的長度要相應(yīng)的進行增加，在設(shè)計過程中，相關(guān)設(shè)計人員要對橋長的計算進行準確的把握，應(yīng)該利用橋梁模型與實際橋梁長度進行對比，提高橋梁設(shè)計長度的準確性，達到國家相關(guān)規(guī)范的具體要求，這樣可以在一定程度上提高城市的文化品味，促進當?shù)亟?jīng)濟快速的發(fā)展。

2、橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計的案例分析

2.1案例一分析

橋梁結(jié)構(gòu)受車輛載重量的影響相對較大，尤其是一些國省道干線的橋梁結(jié)構(gòu)，設(shè)計人員在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時候，對車輛的載重比較重視，這樣才能使得城市橋梁的安全度和穩(wěn)定性得到保障。例如在山西省某市的一座橋梁，起初設(shè)計的荷載為汽車-20掛-100級，這座橋梁通過的車輛主要來源于附近產(chǎn)煤區(qū)的重載車輛，是當?shù)刂匾囊粭l運煤和貨運通道，在未治超以前通行的運煤車載重量為100噸左右、行駛的速度一般保持在50km/h，而橋梁原先設(shè)計荷載的為55t，由于經(jīng)濟的快速發(fā)展，大量超載車輛的通行，使得該橋收到嚴重損害，橋面橫向連接嚴重受損，板底出現(xiàn)裂縫，滲水嚴重，嚴重縮短了該橋的使用壽命，從而影響了該段路的正常運行。后期采用碳纖維對橋梁進行了加固，對橋梁結(jié)構(gòu)設(shè)計中可能出現(xiàn)的問題進行了認真的分析，除此之外，還對橋梁的基礎(chǔ)進行了加固，從而達到通行的要求。

2.2案例二分析

主要分析某市機場附近一個大型立交項目。這條線路是該市南面出口的一個重要通道，為了滿足交通路網(wǎng)的功能，設(shè)計人員根據(jù)規(guī)劃路線的走向在沿線設(shè)置了三條車輛行駛的輔道，這三條輔道的下面主要穿過機場路和廣園路，而且與道路上面的東環(huán)高速公路相互連接。所以在對橋梁結(jié)構(gòu)進行設(shè)計時候應(yīng)該保證進行橋墩基礎(chǔ)托換，避免橋梁結(jié)構(gòu)與既有的高架橋結(jié)構(gòu)發(fā)生沖突。在機場的道路平面中，存在高架橋眾多，橋墩密集現(xiàn)象，從而導致東西線路的車輛行駛道路和多個橋墩產(chǎn)生沖突，嚴重影響交通運輸?shù)捻樌M行，所以要進行橋墩基礎(chǔ)托換，對車行條件進行改善，這樣才能夠提高輔道的技術(shù)標準，避免車輛在行駛中與橋墩發(fā)生沖突。

2.3 案例三分析

某市橋梁設(shè)計荷載為公路-I級，原設(shè)計車速最高位50km/h，這段橋梁是該省的高速公路進出口，通行車輛一般都是大型的載貨車，而且此段公路連接多條道路，對路基抗壓能力要求較高，但是設(shè)計人員只是從設(shè)計標準上來加強橋梁的設(shè)計，忽略了實際橋梁的需要，使其不能滿足交通壓力的要求，從而縮短了使用壽命。一般橋梁設(shè)計使用壽命為50年，高速公路的橋梁設(shè)計則需要100年左右，在設(shè)計的過程中，要全面考慮橋梁的施工和運行情況，還要對橋梁的檢測和維護進一步加強，對橋梁中存在的問題及時發(fā)現(xiàn)并進行解決，只有這樣才能增加橋梁的承載力，延長橋梁的使用壽命。

3、結(jié)束語

橋梁在我國現(xiàn)階段的交通運輸中發(fā)揮著很大的作用，施工人員在施工過程中應(yīng)該加強對其結(jié)構(gòu)的設(shè)計，完善設(shè)計理念和設(shè)計思路，除此之外，還應(yīng)該對橋梁的耐久性加以考慮，更好的認識橋梁疲勞損傷對交通運輸帶來的重大影響，只有對橋梁質(zhì)量的威脅因素更好的解決，才能進一步提高我國橋梁設(shè)計結(jié)構(gòu)，節(jié)省橋梁使用過程中的維修資金，增加橋梁的使用壽命，為交通運輸?shù)陌l(fā)展和人們的生活提供更大的保障。

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